Zasada zachowania ładunku. Prawo Coulomba.

TEMAT 39: Zasada zachowania ładunku. Prawo Coulomba.
Ładunek elektryczny jest podstawową cechą materii. Wszelka znana jej postać musi
występować w w jednym trzech następujących stanów:
o może mieć ładunek dodatni (+)
o może być obojętne elektrycznie (ładunek zerowy)
o może mieć ładunek ujemny (-)
Zarówno dodatnie, jak i ujemne ładunki mogą mieć różne - większe, lub mniejsze wartości. Najczęściej wartość ładunku oznaczana jest literą q lub Q. Ładunki elektryczne
oddziaływują ze sobą siłą elektrostatyczną (patrz Prawo Coulomba), lub (jeśli są w ruchu)
siłą magnetyczną. Jednostka ładunku elektrycznego jest kolumb [C]. Jeden kulomb
odpowiada ładunkowi ok. 6,24·1018 elektronów. Ładunek elektronu wynosi e=1,6·10-19 C.
Zasada zachowania ładunku:
W układzie odosobnionym, który nie wymienia ładunków elektrycznych z otoczeniem,
algebraiczna suma wszystkich ładunków nie ulega zmianie.
Jeżeli umieścimy w pewnej, niewielkiej odległości od siebie dwie kulki na których
zgromadziliśmy ładunek elektryczny, zauważymy ich wzajemne oddziaływanie. Wartość siły
jaką na siebie oddziałują możemy wyliczyć według prawa Coulomba.
=
=
Gdzie, użyte we wzorze (oraz na rysunku) symbole – wielkości fizyczne i stała – oznaczają:
o F - wartość siły wzajemnego oddziaływania, wyrażamy w niutonach [N];
o Q1, Q2 - wartość zgromadzonego ładunku na kuli pierwszej (1) oraz kuli drugiej (2),
wyrażamy w kulombach [C];
o R - wartość odległości między środkami kul, wyrażamy w metrach [m];
o k - współczynnik proporcjonalności, którego wartość dla przypadku, kiedy ładunki
znajdują się w próżni to k = 9·109 [(N·m2)/C2].
Prawo Coulomba:
Wartość siły wzajemnego oddziaływania dwóch ładunków punktowych jest wprost
proporcjonalna do iloczynu wartości tych ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu
odległości między ich środkami.
Doświadczenie: „Elektryczny Snopek”  (Kliknij..)
ZADANIA:
1. Oblicz siłę oddziaływania elektrostatycznego pomiędzy elektronem i jądrem w atomie
wodoru, jeżeli jako średnicę atomu wodoru przyjmiesz 10-13 m.
2. Oblicz wartość siły, z jaką oddziałują na siebie dwa jednakowe ładunki o wartości 4·10-5 C,
każdy z odległości 5 cm.
2. Jak zmieni się siła wzajemnego oddziaływania między dwiema naelektryzowanymi
metalowymi kulkami o ładunkach q i 3q, jeżeli kulki zetkniemy ze sobą i odsuniemy na
poprzednią odległość?
3. Ilokrotnie zmieni się siła odziaływania miedzy dwoma kulkami naładowanymi ładunkami
4q i 3q, jeśli rozsuniemy je na odległość dwuktrotnie większą od początkowej?